誘變育種主要包括誘變和篩選兩大步驟,其中誘變過程包括:出發菌株的選擇、單孢子或單細胞懸浮液的制備、誘變劑及誘變劑量的選擇、誘變處理等。
1.出發菌株的選擇和純化
出發菌株是指用于誘變的試驗菌株。出發菌株的選擇是決定誘變育種效果的重要環節:在選擇出發菌株時,要注意以下幾個方面
(1)選擇具備一定能力或某種特性的菌株選擇出發菌株時.首先應考慮的是菌株是否具有人們所需要的特性。出發菌株應具備一定的能力,同時還應具有某種優良特性。優良特性包括產孢子多、不產或少產色素、生長快、糖氮利用快、耐消泡、黏度小等。
(2)選擇純種用于誘變的菌株,其遺傳性狀應該是純的,即在遺傳上是同質的。因此,在誘變育種時要盡量選擇單倍體、單核的細胞作為出發菌株,因為如果用二倍體或多核細胞進行誘變,則變異有可能只發生在二倍體的一條染色體或多核細胞的一個核中。純種可通過自然分離或顯微單細胞分離技術獲得。
(3)選擇出發菌株應考慮其穩定性應挑選能力高、遺傳性狀穩定并對誘變劑敏感的菌株作為出發菌株,以符合這些條件的菌株進行誘變,容易篩選到高產突變株。
(4)連續誘變育種過程中如何選擇出發菌株 由于微生物代謝產物的產量是一個數量性狀,只能逐步累加,要一次性大幅度提高產量不大容易。在連續誘變育種過程中,應挑選每代誘變處理后均有一些表型(包括高產特性和其他優良特性)改變的菌株作為下一輪誘變育種的出發菌株。
(5)采用多出發菌株在誘變育種中可供選擇的出發菌株很多,它們有的是低產的野生型菌株,有的是高產的突變菌株,它們的誘變譜系、遺傳穩定性以及對誘變劑的敏感性都不相同。在人們無法確定選擇哪一個菌株作為出發菌株時,可以選擇幾株遺傳背景不同的菌株作為出發菌株,這樣可以提高誘變育種的效率。在誘變育種中,一般可以選擇3~4株菌種作為出發菌株,經過誘變處理、篩選與比較后,將產量高、性能好的菌株留作繼續誘變的出發菌株。
出發菌株確定后,需要先對出發菌株進行純化,即進行自然分離,以純化后得到的純種進行誘變處理和篩選。因為微生物在培養過程中容易發生自發突變和染菌,導致菌種不純。另外,絲狀菌在繁殖過程中,菌絲間相互接觸、吻合,容易形成異核體,使遺傳性狀不穩定。如果用一個遺傳性狀不穩定的菌種進行誘變處理,會導致負變率增加,這樣就會影響誘變育種的效率。因此,在進行誘變育種前需要對出發菌株進行自然分離,得到純的出發菌株后再進行誘變處理,以提高誘變育種效率。另外,對誘變育種后得到的高產突變株也要進行自然分離,以穩定和提高高產菌株的能力。
2.單孢子(或單細胞)懸浮液的制備
在誘變育種中·進行誘變處理的細胞必須是單細胞或單孢子的懸浮液狀態,這樣可使細胞或孢子均勻接觸誘變劑,避免長出不純菌落。
單孢子或單細胞懸浮液是直接供誘變處理的,其質量將直接影響誘變效果。用于制備單孢子或單細胞懸浮液的斜面培養物要年輕、健壯,而且要用新鮮的斜面培養物來制備單孢子或單細胞懸浮液。具體制備方法為取新鮮的斜面培養物,加入無菌生理鹽水或無菌水,將斜面孢子或菌體刮下,然后倒入裝有玻璃珠的三角瓶中振蕩,再用濾紙或藥棉過濾,即可得到單孢子或單細胞懸浮液。
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